CN113231764A - 一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺 - Google Patents

一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺，涉及模具堆焊修复技术领域。本发明包括支撑机构、堆焊机器人、旋转夹持机构、控制计算机和扫描组件；支撑机构与堆焊机器人之间通过螺栓固定连接；旋转夹持机构与支撑机构之间转动连接；支撑机构与扫描组件之间固定连接；控制计算机与支撑机构之间固定连接。本发明通过利用扫描仪将失效模具扫描并利用其自带软件将模型生成STL文件后，分别经控制计算机上的3D处理软件、自主研发的切片软件、路径规划软件和离线编程软件处理，最终输出焊接程序，堆焊机器人按照焊接程序对失效模具进行堆焊修复，大大提高了焊接效率和焊接质量。

Description

一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺
技术领域
本发明属于模具堆焊修复技术领域，特别是涉及一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺。
背景技术
锻造成型是一种生产效率高，加工质量好，节约原材料的先进加工方法，在机械、电机、汽车、拖拉机、航空、轻工、石化、动力各工业部门中得到广泛应用，工业生产中对锻造模具的需求量很大。由于锻造模具的工况条件恶劣，服役寿命低，经常出现开裂、磨损、压塌、冷热疲劳等早期失效。
当金属模具受损无法再进行使用时，一般会更换成新的模具，但是对失效模具的处理，往往需要进行修复实现其再利用，从而提高金属模具的重复利用，进而降低模具的使用成本，一般采用堆焊工艺对失效模具进行修复，经热处理后的模具温度较高，无法采用人工进行失效模具的焊接修复，且人工焊接修复效率较低，焊接质量较差，焊接安全性较差。为此，我们设计了一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺，用以解决上述中的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺，通过支撑机构、堆焊机器人、旋转夹持机构、控制计算机和扫描组件的设计，解决了现有的预热后的失效模具无法采用人工进行失效模具的焊接修复，且人工焊接修复效率较低，焊接质量较差，焊接安全性较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺，包括支撑机构、堆焊机器人、旋转夹持机构、控制计算机和扫描组件；所述支撑机构与堆焊机器人之间通过螺栓固定连接；所述旋转夹持机构与支撑机构之间转动连接；所述支撑机构与扫描组件之间固定连接；所述控制计算机与支撑机构之间固定连接；所述控制计算机与堆焊机器人电性连接；所述控制计算机与扫描组件电性连接。
进一步地，所述支撑机构包括有工作台；所述工作台一侧面固定连接有第一安装座；所述第一安装座与堆焊机器人固定连接；
所述工作台另一侧面固定连接有第二安装座；所述第二安装座与控制计算机固定连接。
进一步地，所述工作台下表面中心位置固定安装有旋转驱动电机；所述旋转驱动电机输出轴上端面固定连接有驱动齿轮；
所述工作台上表面中心位置固定连接有支撑环；所述支撑环与驱动齿轮同轴心；
所述支撑环外壁开设有环形限位槽。
进一步地，所述旋转夹持机构包括有夹持底座；所述夹持底座下表面由内至外分别开设有啮合槽和环形安装槽；
其中，所述环形安装槽与支撑环之间滑动配合；
所述环形安装槽内壁固定连接有限位环；所述限位环与环形限位槽之间滑动配合；
所述啮合槽与驱动齿轮之间相啮合。
进一步地，所述夹持底座周侧面沿环向固定连接有若干支撑台；所述支撑台上表面开设有限位槽道；
其中，所述限位槽道内部通过滑块固定连接有移动板；
所述限位槽道一内侧面转动连接有转动杆；所述转动杆一端贯穿支撑台一侧面；
所述转动杆与限位槽道内的滑块之间螺纹配合。
进一步地，所述移动板靠近夹持底座的侧面固定连接有套装管；所述套装管内部滑动配合有支杆；所述支杆一端面固定连接有夹持板；
所述支杆另一端面固定连接有减震弹簧，所述减震弹簧与套装管内壁固定连接。
进一步地，所述工作台相对两侧面均固定连接有安装柱；所述安装柱一端面固定连接有支撑架；
其中一所述支撑架一侧面开设有弧形槽道，另一所述支撑架一侧面开设有弧形通孔；所述弧形通孔与弧形槽道同轴心；
所述弧形槽道内部滑动连接有弧形杆；所述弧形杆与弧形通孔之间滑动配合。
进一步地，所述扫描组件包括有固定座；所述固定座与弧形杆之间固定连接；
所述固定座外部固定连接有扫描仪；
所述工作台靠近弧形槽道的侧面固定安装有扫描驱动电机；所述扫描驱动电机输出端固定连接有转轴；所述转轴一端固定连接有连接杆；所述连接杆与弧形杆之间固定连接。
如权利要求8所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置的修复工艺，包括以下步骤：
SS01将失效模具夹持在旋转夹持机构上；
SS02利用扫描仪获取气刨或者加工的模型；
SS03利用控制计算机上的3D处理软件进行数据处理，将扫描获得的扫描件与模具进行三维对比，并经组合与修改后得到堆焊模型；
SS04使用控制计算机上的自主研发的切片软件，将堆焊模型切片生成G代码；
SS05使用控制计算机上的路径规划软件，将切片每一层的线段整理修改，形成最终的焊接路径；
SS06使用控制计算机上的离线编程软件，模拟调整设计整个焊接过程，输出焊接程序；
SS06将失效模具经预热处理后再次夹持在旋转夹持机构上；
SS07控制计算机控制堆焊机器人开始堆焊作业，堆焊机器人按照上述输出的焊接程序进行堆焊作业。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用扫描仪将失效模具扫描并利用其自带软件将模型生成STL文件后，分别经控制计算机上的3D处理软件、自主研发的切片软件、路径规划软件和离线编程软件处理，最终输出焊接程序，堆焊机器人按照焊接程序对失效模具进行堆焊修复，整个焊接过程都是由机器人完成，大大解放了劳动力，大大提高了焊接效率和焊接质量，同时焊接的安全性也得到增加。
2、本发明通过支撑架、弧形槽道、弧形通孔、弧形杆、扫描驱动电机、转轴、连接杆、扫描组件和旋转夹持机构的设计，在旋转夹持机构的转动过程中，利用扫描组件可实现失效模具横向各个角度的扫描，通过弧形杆沿着弧形通孔滑动，带动扫描组件沿着支撑架的弧形轨迹进行移动，实现失效模具纵向各个角度的扫描，从而获得失效模具整体的扫描数据，大大提高了扫描效率和扫描效果。
3、本发明通过支撑台、限位槽道、移动板、转动杆、套装管、支杆和夹持板的设计，旋转转动杆，驱使移动板沿着限位槽道进行水平移动，从而实现夹持板的移动，满足不同尺寸失效模具的夹持固定，通过设置在套装管内的减震弹簧的作用，可有效降低失效模具堆焊修复过程中的震动，进而提高修复质量。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺的结构示意图；
图2为图1的结构侧视图；
图3为图1另一角度的结构示意图；
图4为支撑机构的结构示意图；
图5为图4的结构侧视图；
图6为图4另一角度的结构示意图；
图7为图1的结构俯视图；
图8为旋转夹持机构的结构示意图；
图9为图8仰视角度的结构示意图；
图10为图8的结构俯视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-支撑机构，101-工作台，102-第一安装座，103-第二安装座，104-旋转驱动电机，105-驱动齿轮，106-支撑环，107-环形限位槽，108-安装柱，109-支撑架，110-弧形槽道，111-弧形通孔，112-弧形杆，113-扫描驱动电机，114-转轴，115-连接杆，2-堆焊机器人，3-旋转夹持机构，301-夹持底座，302-啮合槽，303-环形安装槽，304-限位环，305-支撑台，306-限位槽道，307-移动板，308-转动杆，309-套装管，310-支杆，311-夹持板，4-控制计算机，5-扫描组件，501-固定座，502-扫描仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1-10，本发明为一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置及其修复工艺，包括支撑机构1、堆焊机器人2、旋转夹持机构3、控制计算机4和扫描组件5；其中控制计算机4上安装有各种处理软件，用于扫描数据的处理；
支撑机构1与堆焊机器人2之间通过螺栓固定连接；
旋转夹持机构3与支撑机构1之间转动连接；通过旋转夹持机构3的转动，可实现被夹持固定的失效模具各个角度的扫描；
支撑机构1与扫描组件5之间固定连接；
控制计算机4与支撑机构1之间固定连接；
控制计算机4与堆焊机器人2电性连接，堆焊机器人2的一切操作指令都是通过控制计算机4来进行控制的；控制计算机4与扫描组件5电性连接，可将扫描组件5扫描获得的数据资料传递给控制计算机4。
其中，支撑机构1包括有工作台101；工作台101一侧面固定连接有第一安装座102；第一安装座102与堆焊机器人2固定连接；
工作台101另一侧面固定连接有第二安装座103；第二安装座103与控制计算机4固定连接；
工作台101下表面中心位置固定安装有旋转驱动电机104；旋转驱动电机104输出轴上端面固定连接有驱动齿轮105，通过驱动齿轮105的转动可驱使旋转夹持机构3进行同步转动，利用扫描组件5可进行失效模具横向各个角度的扫描；
工作台101上表面中心位置固定连接有支撑环106；支撑环106与驱动齿轮105同轴心；
支撑环106外壁开设有环形限位槽107。
其中，旋转夹持机构3包括有夹持底座301；夹持底座301下表面由内至外分别开设有啮合槽302和环形安装槽303；
其中，环形安装槽303与支撑环106之间滑动配合；
环形安装槽303内壁固定连接有限位环304；限位环304与环形限位槽107之间滑动配合，使得旋转夹持机构3在转动过程中，不会脱离支撑环106，进而大大提高了旋转夹持机构3转动的稳定性；
啮合槽302与驱动齿轮105之间相啮合，在需要对失效模具横向各个角度进行扫描时，可启动旋转驱动电机104，利用旋转驱动电机104输出轴带动驱动齿轮105进行转动，在驱动齿轮105与夹持底座301底部的啮合槽302的啮合作用下，实现旋转夹持机构3的转动以满足各个角度的扫描。
其中，夹持底座301周侧面沿环向固定连接有若干支撑台305；支撑台305上表面开设有限位槽道306；
其中，限位槽道306内部通过滑块固定连接有移动板307；
限位槽道306一内侧面转动连接有转动杆308；转动杆308一端贯穿支撑台305一侧面；
转动杆308与限位槽道306内的滑块之间螺纹配合，通过转动转动杆308，可使移动板307沿着限位槽道306进行滑动，从而实现夹持底座301上多个移动板307间距的灵活调节。
其中，移动板307靠近夹持底座301的侧面固定连接有套装管309；套装管309内部滑动配合有支杆310；支杆310一端面固定连接有夹持板311，利用多个夹持板311可实现失效模具的稳固夹持；
支杆310另一端面固定连接有减震弹簧，减震弹簧与套装管309内壁固定连接，通过减震弹簧的设置，可有效降低失效模具堆焊修复过程中的震动，从而提高模具修复的质量。
其中，工作台101相对两侧面均固定连接有安装柱108；安装柱108一端面固定连接有支撑架109；
其中一支撑架109一侧面开设有弧形槽道110，另一支撑架109一侧面开设有弧形通孔111；弧形通孔111与弧形槽道110同轴心且弧形通孔111与弧形槽道110尺寸完全一样；
弧形槽道110内部滑动连接有弧形杆112；弧形杆112与弧形通孔111之间滑动配合。
其中，扫描组件5包括有固定座501；固定座501与弧形杆112之间固定连接；
固定座501外部固定连接有扫描仪502；
工作台101靠近弧形槽道110的侧面固定安装有扫描驱动电机113；扫描驱动电机113输出端固定连接有转轴114；转轴114一端固定连接有连接杆115；连接杆115与弧形杆112之间固定连接；当需要进行失效模具纵向各个角度的扫描时，可启动扫描驱动电机113，利用转轴114驱使连接杆115进行转动，进而驱使弧形杆112沿着支撑架109上的弧形通孔111和弧形槽道110进行滑动，在此过程中扫描仪502与弧形杆112同步移动，从而实现失效模具纵向各个角度的扫描，在旋转夹持机构3和弧形杆112的共同作用下，利用扫描仪502可实现失效模具整个模型的完整扫描，以获得充分完整的扫描数据，并通过扫描仪502自带的软件将扫描模型生成STL格式文件。
一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置的修复工艺，包括以下步骤：
SS01将失效模具放置在夹持底座301上，转动转动杆308，使移动板307沿着限位槽道306进行滑动，从而实现各个夹持板311间距的灵活调节，将失效模具夹持在旋转夹持机构3上；
SS02利用扫描仪502获取气刨或者加工的模型，在旋转夹持机构3和弧形杆112的共同作用下，利用扫描仪502可实现失效模具整个模型的完整扫描，以获得充分完整的扫描数据，并通过扫描仪502自带的软件将扫描模型生成STL格式文件；
SS03扫描仪502自带软件处理后的STL格式文件传送至控制计算机4上，利用控制计算机4上的3D处理软件进行STL格式文件的数据处理，将扫描获得的扫描件与模具进行三维对比，并经组合与修改后得到堆焊模型；
SS04使用控制计算机4上的自主研发的切片软件，将堆焊模型切片生成G代码；
SS05使用控制计算机4上的路径规划软件对G代码进行处理，将切片每一层的线段整理修改，形成最终的焊接路径；
SS06使用控制计算机4上的离线编程软件，按照最终的焊接路径模拟调整设计整个焊接过程，输出完善的焊接程序；
SS06将失效模具经预热处理后再次夹持在旋转夹持机构3上；
SS07控制计算机4控制堆焊机器人2开始堆焊作业，堆焊机器人2按照上述SS06输出的焊接程序进行堆焊作业，从而实现失效模具的堆焊修复，实现失效模具的再利用，产生了较大的经济效益。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，包括支撑机构(1)、堆焊机器人(2)、旋转夹持机构(3)、控制计算机(4)和扫描组件(5)；其特征在于：
所述支撑机构(1)与堆焊机器人(2)之间通过螺栓固定连接；
所述旋转夹持机构(3)与支撑机构(1)之间转动连接；
所述支撑机构(1)与扫描组件(5)之间固定连接；
所述控制计算机(4)与支撑机构(1)之间固定连接；
所述控制计算机(4)与堆焊机器人(2)电性连接；所述控制计算机(4)与扫描组件(5)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，其特征在于，所述支撑机构(1)包括有工作台(101)；所述工作台(101)一侧面固定连接有第一安装座(102)；所述第一安装座(102)与堆焊机器人(2)固定连接；
所述工作台(101)另一侧面固定连接有第二安装座(103)；所述第二安装座(103)与控制计算机(4)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，其特征在于，所述工作台(101)下表面中心位置固定安装有旋转驱动电机(104)；所述旋转驱动电机(104)输出轴上端面固定连接有驱动齿轮(105)；
所述工作台(101)上表面中心位置固定连接有支撑环(106)；所述支撑环(106)与驱动齿轮(105)同轴心；
所述支撑环(106)外壁开设有环形限位槽(107)。
4.根据权利要求3所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，其特征在于，所述旋转夹持机构(3)包括有夹持底座(301)；所述夹持底座(301)下表面由内至外分别开设有啮合槽(302)和环形安装槽(303)；
其中，所述环形安装槽(303)与支撑环(106)之间滑动配合；
所述环形安装槽(303)内壁固定连接有限位环(304)；所述限位环(304)与环形限位槽(107)之间滑动配合；
所述啮合槽(302)与驱动齿轮(105)之间相啮合。
5.根据权利要求4所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，其特征在于，所述夹持底座(301)周侧面沿环向固定连接有若干支撑台(305)；所述支撑台(305)上表面开设有限位槽道(306)；
其中，所述限位槽道(306)内部通过滑块固定连接有移动板(307)；
所述限位槽道(306)一内侧面转动连接有转动杆(308)；所述转动杆(308)一端贯穿支撑台(305)一侧面；
所述转动杆(308)与限位槽道(306)内的滑块之间螺纹配合。
6.根据权利要求5所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，其特征在于，所述移动板(307)靠近夹持底座(301)的侧面固定连接有套装管(309)；所述套装管(309)内部滑动配合有支杆(310)；所述支杆(310)一端面固定连接有夹持板(311)；
所述支杆(310)另一端面固定连接有减震弹簧，所述减震弹簧与套装管(309)内壁固定连接。
7.根据权利要求2所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，其特征在于，所述工作台(101)相对两侧面均固定连接有安装柱(108)；所述安装柱(108)一端面固定连接有支撑架(109)；
其中一所述支撑架(109)一侧面开设有弧形槽道(110)，另一所述支撑架(109)一侧面开设有弧形通孔(111)；所述弧形通孔(111)与弧形槽道(110)同轴心；
所述弧形槽道(110)内部滑动连接有弧形杆(112)；所述弧形杆(112)与弧形通孔(111)之间滑动配合。
8.根据权利要求7所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置，其特征在于，所述扫描组件(5)包括有固定座(501)；所述固定座(501)与弧形杆(112)之间固定连接；
所述固定座(501)外部固定连接有扫描仪(502)；
所述工作台(101)靠近弧形槽道(110)的侧面固定安装有扫描驱动电机(113)；所述扫描驱动电机(113)输出端固定连接有转轴(114)；所述转轴(114)一端固定连接有连接杆(115)；所述连接杆(115)与弧形杆(112)之间固定连接。
9.如权利要求1-8任意一项所述的一种用于失效模具修复的机器人堆焊装置的修复工艺，其特征在于，包括以下步骤：
SS01将失效模具夹持在旋转夹持机构(3)上；
SS02利用扫描仪(502)获取气刨或者加工的模型；
SS03利用控制计算机(4)上的3D处理软件进行数据处理，将扫描获得的扫描件与模具进行三维对比，并经组合与修改后得到堆焊模型；
SS04使用控制计算机(4)上的自主研发的切片软件，将堆焊模型切片生成G代码；
SS05使用控制计算机(4)上的路径规划软件，将切片每一层的线段整理修改，形成最终的焊接路径；
SS06使用控制计算机(4)上的离线编程软件，模拟调整设计整个焊接过程，输出焊接程序；
SS06将失效模具经预热处理后再次夹持在旋转夹持机构(3)上；
SS07控制计算机(4)控制堆焊机器人(2)开始堆焊作业，堆焊机器人(2)按照上述输出的焊接程序进行堆焊作业。
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